土在动荷载作用下的力学性质
土力学-基本理论
地基稳定性分析
稳定评估
通过对土体的应力应变关系、强度特性以及变形特性进行分析，评估地基在受到竖向压力作用下的稳定性。
影响因素
主要包括土的物理性质、地下水位、施工方法以及环境条件等。
地基沉降计算
沉降预测
通过对地基土的压缩性、应力分布以及变形历史进行分析，预测地基在未来荷载作用下的沉降量。
计算方法
土的压缩性对于工程设计 和施工具有重要意义，特 别是在地基沉降计算和桩 基设计等方面。
土的动力性质
01
土的动力性质是指土在动荷载作用下的力学性质，包括动强度、动模 量和阻尼等。
02
土的动力性质与静力性质不同，需要考虑动荷载的特性以及土的动力 响应。
03
土的动力性质可以通过振动台试验、离心机试验和动三轴试验等方法 进行测定。
通过测量土的孔隙体积和固体颗粒体积来计算土的孔隙比，常用的方 法有压汞法、核磁共振法等。
03 土的力学性质
土的抗剪强度
土的抗剪强度是指土抵抗剪切 破坏的极限能力，是土的重要
力学性质之一。
土的抗剪强度通过剪切试验来 测定，包括直接剪切试验、三 轴压缩试验和无侧限抗压试验
等。
土的抗剪强度取决于土的粒度 、矿物成分、含水率和温度等 因素，其中粒度分布和矿物成 分是主要的影响因素。
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02 土的物理性质
土的密度
定义
土的密度是指单位体积内土的质量，通常用ρ表示，单位 为克/立方厘米（g/cm³）或吨/立方米（t/m³）。
01
影响因素
土的密度受其矿物成分、含水量、孔隙 比等因素影响。
02
03
测量方法
通过测量土的质量和体积来计算土的 密度，常用的方法有环刀法、灌砂法 等。
工程地质学基础复习题答案
工程地质学基础复习题答案一、名词解释粒径：土颗粒的大小以其直径来表示，称为“粒径”，其单位一般采用毫米。
有机质：是土中动植物残骸在微生物作用下分解形成的产物。
毛细水：指的是地下水受土粒间孔隙的毛细作用上升的水分。
结合水：细小的土粒表面具有静电引力，在其作用下，与土粒表面接触部分的水分子可被极化，并吸附在土粒周围形成一层水膜。
这部分在土粒静电引力范围内，被吸附在土粒周围的水就叫结合水重力水：重力水分布在毛细水层以外，存在于较粗大的孔隙中。
水分子不受土粒表面静电引力的影响，具有自由活动的能力，只受重力的控制，能传递静水压力。
土的结构：土颗粒本身的特点和颗粒间相互关系的综合特征；具体说：指组成土的土粒大小、形状、表面特征、土粒间的连结关系和土粒的排列情况。
工程地质问题：工程建筑与地质环境相互作用、相互矛盾而引起的，对建筑物本身顺理施工和正常运行或对周围环境可能产生影响的地质问题。
土的工程地质性质：岩土体的各种与建筑有关的性质称为岩土体的工程地质性质，主要土的构造：整个土层（土体）构成上的不均匀性特征的总和。
不均匀性包括：层理、夹层、透镜体、结核、组成颗粒大小悬殊及裂隙发育程度与特征等。
土的物理性质：土的物理性质指土本身由于三相组成部分的相对比例关系不同所表现的物理状态以及固、液两相相互作用时所表现出来的性质。
土的基本物理性质土的基本物理性质指土本身由于三相组成部分的相对比例关系不同所表现的物理状态。
主要包括土的轻重、干湿、松密等性质。
具体用土的质量、含水性和孔隙性指标来说明土粒密度：土粒密度是指固体颗粒的质量与其体积之比，即单位体积土粒的质量，其单位是g／cm3。
工程地质条件：工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合。
土的密度：是指土的质量与其体积之比，即单位体积土的质量，其单位是g／cm3。
干密度：是指固体颗粒的质量与其土的体积之比，其单位是g／cm3。
饱和密度：是指孔隙完全充满水后土的质量与其体积之比，其单位是g／cm3。
土力学总结
土力学第一章土的物理性质及工程分类1.土的特点:碎散性、三相性(固,液,气) 、天然性(自然变异性)或成层性.2.土粒大小是影响土的性质最主要因素.土性取决于颗粒的形状,大小和矿物成分.3.常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线法和三角坐标法.1).表格法.表格法是以列表形式直接表达各粒组的百分含量.它用于粒度成分的分类是十分方便的.2)累计曲线法.该方法是比较全面和通用的一种图解法,适应于各种土级配好坏的相对比较.由累计曲线的坡度可以大致判断土粒的均匀程度或级配是否良好.3)三角坐标法.三角坐标法只适用于划分三个组粒的情况.4.研究土中水必须考虑到水的存在状态及其土粒的相互作用;存在于土中的液态水可分为结合水和自由水两大类.结合水是指受电分子吸引力吸附在土粒表面的土中水.自由水是存在于土粒表面电场影响范围以外的水.5.土中气:土中的气体存在于土孔隙中未被水所占据的部位.含气体的土称为非饱和土,非饱和土的工程性质研究已形成土力学的一个热点.6.我们把粘土颗粒在直流电作用下向阳极移动的现象称为电泳;而水分子向阴极移动的现象称为电渗.7.双电层的厚度既取决于颗粒表面的带电性,又取决于溶液中阳离子的价数.8.粘土间的相互作用力:(1)粒间吸引力土粒间吸引力主要来源于分子间的范德华力.(2)土粒间排斥力9.土的结构:是指由土粒单元的大小、形状、相互排列及其联结关系等因素形成的综合特征.10.土的构造:土中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分土层之间的相互关系的特征.11.反映土轻重程度的指标:(1)土的天然密度ρ.ρ=m/V (2)土的干密度ρd =m s/V. (3)土的饱和密度ρsat=m s+Vvρw/V (4)土的浮密度ρ′(5)土粒的相对密度12.反映土松密程度的指标(1)孔隙比e:土中孔隙体积与土粒体积之比(2)孔隙率n :土中孔隙体积与总体积之比,以百分数表示.13.反映土含水程度的指标(1)土的含水率ω:土中水的质量与土颗粒质量之比,称为土的含水率,以百分数计.14.影响压实效果的因素:土类、级配、压实功能和含水率,另外土的毛细管压力以及孔隙压力对土的压实性也有一定影响.第二章土中水的运动规律1.孔隙中的自由水在重力(水位差)作用下,发生运动(从土内孔隙中透过)的现象叫渗透.2.土体具有被水透过的性质称为土的渗透性或透水性.3.渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类:一是因渗流力的作用,使土体颗粒流失或局部土体产生移动,导致土体变形甚至失稳,如深基坑中流沙和管涌现象;二是由于渗流作用,使水压力或浮力发生变化,导致土体或结构失稳.4.渗流力:水在土中渗流时,受到土颗粒的阻力T的作用,这个力的作用方向与水流方向相反.5.流沙现象:土颗粒之间的压力等于零,土颗粒将处于悬浮状态而失去稳定.6.流沙现象的防治原则:(1)减小或消除水头差,如采取基坑外的井点降水法降低地下水位或水下挖掘;(2)增长渗流途径,如打板桩;(3)在向上渗流出口处地表用透水材料覆盖压重以平衡渗流力;(4)土层处理,减小土的渗透系数,如冻结法、注浆法等.7.管涌现象:水在砂性土中渗流时,土中的一些细小颗粒在渗流力作用下,可能通过粗颗粒的孔隙被水流带走,这种现象称为管涌.8.防治管涌现象,一般从下列三个方面采取措施:(1)改变几何条件,在渗流逸出部位设反滤层是防止管涌破坏的有效措施;(2)改变水力条件,降低水力梯度,如打板桩等;(3)土层处理,减小土的渗透系数.9.流网是由一组流线和一组等势线相互正交组成的网格.流网具有以下特征:(1)流线与等势线相互正交.(2)流线与等势线构成的各个网格的长宽比为常数.(3)相邻等势线之间的水头损失相等.(4)各个流槽(即各相邻两流线间)的渗流量相等.10.土的毛细现象是指土中水在表面张力作用下,沿着孔隙向上及其他地方移动的现象.这种细微孔隙中的水被称为毛细水.11.影响冻胀的因素:(1)土的因素(2)水的因素(3)温度的因素(4)外载荷的因素第三章土中应力计算1.土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种.土中应力按其作用原理或传递方式可分为有效应力和孔隙应力两种.2.土体的应力-应变关系:(1)土的连续性假定(2)土的线弹性假定(3)土的各向同性假定3.土中某点的自重应力与附加应力之和为土体总的应力.4.在土力学中,正应力以压为正,拉为负.剪应力以逆时针为正.5.地下水位升降,使地基土中自重应力也相应发生变化.6.基底附加压力是指超出原有地基竖向应力的那部分基底压力,也即是作用在基础底面的压力与基底处建造前土中自重应力之差.7.有效应力原理:计算土中应力的目的是为了研究土体受力后的变形和强度问题.8.土中有效应力是指土中固体颗粒(土粒)接触点传递的粒间应力.9.存在土体中某点的总应力有三种情况,即自重应力附加应力、自重应力与附加应力之和.10.有效应力原理:(1)饱和土中任意点的总应力σ总是等于有效应力加上孔隙水压力;(2)土的有效应力控制了土的变形及强度.第四章土的压缩性与地基沉降计算1.土的三大工程问题:渗流、变形、强度.2.在外力作用下土体体积缩小的特性称为土的压缩性.3.土的压缩通常由三部分组成:(1)固体土颗粒被压缩;(2)土中水及封闭气体被压缩;(3)水和气体从孔隙中排出.4.对饱和土来说,土体的压缩变形主要是孔隙水的排出.5沉降:在建筑物荷载作用下,地基土主要由于压缩而引起基础的竖向位移.6.计算地基沉降时,必须取得土的压缩性指标.土的压缩性指标可以通过室内压缩试验或现场原位试验的方式获得.7.土的变形模量是指土体在无侧限条件下的应力与应变的比值.变形模量是反映土的压缩性的重要指标之一.8.土的弹性模量的定义是土体在无侧限条件下瞬时压缩的应力-应变模量.9.变形顺序:初始沉降、固结沉降、次固结沉降.10.几种沉降计算方法:分层总和法、应力面积法和弹性理论方法.第五章土的抗剪强度1.土的抗剪强度是指土抵抗剪切破坏的极限能力.2.土的c和ф统称为土的抗剪强度指标.3.土的抗剪强度是决定建筑物地基和土工建筑物稳定性的关键因素.4.无粘性土的抗剪强度决定于有效法向应力和内摩擦角.5.应力路径是指在外力作用下,土中某一点的应力变化过程在应力坐标图中的轨迹.它是描述土体在外力作用下应力变化情况或过程的一种方法.第六章土压力与挡土墙1.用来支撑天然或人工斜坡不致坍塌,保持土体稳定性的一种建筑物,俗称挡土墙.2.土压力是设计挡土墙结构物断面及验算其稳定性的主要外载荷.3.根据挡土墙的方向,大小及墙后填土处的应力状态,将土压力分为静止土压力,主动土压力,被动土压力三种.4.影响土压力的最主要因素:墙体位移条件.5.挡土墙的类型:重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚定板及锚杆式挡土墙.第七章地基承载力1.地基承载力是指单位面积上地基所能承受的荷载.2.地基破坏模式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏及冲切破坏三种。
土在动荷载作用下的力学性质试题集
土在动荷载作用下的力学性质
一、填空题（每空2分，共10分）
1、用以研究土的压实特性的试验称。
2、粘性土的压实效果与、和有关。
3、压实填土施工质量是以来控制的。
4、在一定压实功能下，使土易于压实到最密状态的含水量，称为。
二、单项选择题（请将正确的答案，答案填在题中的括号中，共10分）
1、压实填土施工质量是以（）来控制的。
A.压实系数λc
B.干密度
C.最大干密度
D.天然密度
三、是非判断(每题1分，共10分)
1、粘性土的压实效果与含水量无关。
（）
2、无粘性土在饱和状态下易于压实。
（）
四、简答题（每题4分，共20分）
1、影响砂土液化的因素有哪些？
2、防止液化的措施有哪些？
五、计算题（共40分）
1、某粘性土的击实试验结果如下表：已知土的土粒相对密度d s=2.7，试绘出该土的击实曲线，并确
与最大干密度γ
定其最优含水量ω
3、某工程地基表层为素填土，厚度1.5m；第二层为粉土，厚4.5m，深3.5处N=8；第三层为粉砂，厚度3.2m，深度8.0m处N=9；第四层为细砂，厚度5.4m，深度11.0m处N=15；第五层为卵石。
地下水位深2.2m。
试判别当地震烈度为8度时地基是否发生液化？
24。
土工试验-学习资料
土工试验土工试验:是研究土在动、静荷载作用下，土的物理力学性质，即研究土的应力、应变、强度和时间之间关系的一门技术。
主要内容：1．土的物理性质指标试验（1）含水率试验（2）密度试验（3）土粒比重试验（4）指标换算2．液塑限试验（1）联合测定法测液限、塑限（2）锥式液限仪测液限（3）搓条法测塑限3．击实试验4．小结、例题详解一、土的物理性质指标试验什么是土：土是岩石表层在漫长的地质年代里，经过各种复杂的地质作用而形成的地质体。
根据土的来源可分为无机土和有机土两大类，由地表岩石经风化作用而形成的没有胶结或弱胶结的颗粒堆积物称无机土，在沼泽等缺氧环境里，由动植物残骸完全或部分分解所形成的堆积物，称有机土。
天然土大部分是无机土，当土中含有一定量的有机质时,通常5-10%,对土的性质会产生影响。
土是松散颗粒的集合体由液相、固相和气相三部分组成。
三相指标之间的比例关系决定土的物理力学性质。
仅含土粒和空气，称二相土，干土 仅含土粒和水，称二相土，饱和土 含土粒、水和气，称三相土液相：结晶水、结合水（强，弱），自由水（毛细水、重力水）土粒固相：是由土粒所形成的骨架部分，其矿物成分、颗粒大小和结构对土的性质很有影响，而矿物成分取决于母岩和风化作用，矿物成分不同，其物理力学性质有很大的差异。
1. 含水率试验① 定义:土的含水率是指土在105-110oC 的温度下烘至恒重时所失去的水的质量和达到恒重后的干土质量的比值。
含水量：土中所含的水量，单位为g,反映土中水分含量的状况。
含水率：是一个比值的概念，是表达含水量相对大小的数值。
国家标准《岩土工程基本术语标准》规定，将以前的含水量改为含水率。
② 测定方法a) 标准方法（烘干法）仪器设备：烘箱（能控制温度105-110Oc ） 天平（200g,精度0.01g ） 干燥器，称量盒（铝盒）注意：*取样数量，应考虑试样的代表性、烘焙时间、土的持水性等因素。
粘性土---15-30g砂性土应多一些 *烘干时间，粘性土、粉土 ≥8小时 砂类土 ≥6小时 *温度 无机土 105-110oC有机土 （wu>5%） 65-70oC 温度过高，有机质，(%)100100(1)100w s s s sm m m m w m m m -=⨯=⨯=-⨯特别是有机酸会在烘烤的过程中逐渐分解损失掉 *平行差含水率w<40% 为1%w≥40% 为2%b)洒精燃烧法适用于测定细粒土，是一种快速测定法取样数量：粘性土 5-10g砂性土 20-30g注意：*酒精的纯度95%*自由液面，燃烧三次*洒精燃烧法试验的温度与烘干法不同，燃烧时的火焰温度与土面保持2-3cm的距离，土样实际所受温度仅在75-80o C,火焰熄灭时几秒钟土所受温度上升至200-220o C,洒精燃烧法比烘干法所测得的w少 1%左右。
土力学第四章
施加σ1－σ3时 排水
不排水 不排水
量测 体变 孔隙水压力 孔隙水压力
4.1 土的变形特性试验方法
4.1.2 常规三轴压缩试验
z
1
1
Et
Ei
z
维持围压不变
割线变形模量
E sec
z z
切线模量
Et
d z d z
Et随应力增大而变小
v 123 泊松比3 1(1v)
SSi
4.3 地基沉降量
4.3.2 沉降计算的分层总和法
2、计算步骤 不考虑地基回弹的情形： •沉降量从原基底算起； •适用于基础底面积小，埋深浅，施工快。
考虑地基回弹的情形： •沉降量从回弹后的基底算起； •基础底面大，埋深大，施工期长。
4.3.2 沉降计算的分层总和法
2、计算步骤——不考虑回弹
⑤ 直线BC即为原位压缩曲线。
4.3 地基沉降量
Sd ：初始瞬时沉降
t
Sc：主固结沉降
S
Ss: 次固结沉降
SSdScSs
4.3 地基沉降量
4.3.1 一维压缩基本课题
p
H/2
H sz 2
H/2
σ sz
σz=p H
压缩前
侧限条件 压缩后
p1 sz
e1
p2 sz z
e2
1 2 1
4.1 土的变形特性试验方法
4.1.2 常规三轴压缩试验
z p 侧限压缩试验
常规三轴试验
z
E Es 1 2 2
1
4.1 土的变形特性试验方法
4.1.3 土的变形特点和本构关系
土的主要变形特征： 非线性 弹塑性 剪胀（缩）性 压硬性 时间效应
第十章土在动荷载作用下的力学性质
土在动荷载作用下的力学性质
2)土的压实特性 (1) 压实曲线性状
击实曲线是研究土的压实特性的基本关系图。从图中可见， 击实曲线上有一峰值，此处的干容重为最大，称为最大干容 重。与之对应的制备土样含水量则称为最佳含水量。
(2) 土类对压实特性的影响
土在动荷载作用下的力学性质
土在动荷载作用下的力学性质
➢(3) 可以查出液化时大体积饱和土中实际孔隙水压力的分布。
➢(4) 在振动时能用肉眼观察试样。
土在动荷载作用下的力学性质
6）离心模型试验 离心机模型试验首先需要根据试验研究的目的和要求，选
择适合的用于单向或双向振动试验的模型箱，然后与静力离心 模型试验一样需要综合考虑离心机的容量、原型的尺寸、模型 箱尺寸和观测仪器的布置等，合理确定模型比尺。理想的模型 箱应该具备的条件 ：
土在动荷载作用下的力学性质
10.1 概述
根据动荷载作用的特点，可以将其分成三种类型。
(1) 周期荷载
Pt P0 sin t
简谐荷载
(2) 冲击荷载
P
t
P0
t t0
(3) 不规则荷载 荷载随时间的变化无规律可循，即为不规则荷载。最为典
型的不规则荷载就是地震荷载。
10.2 土的动强度和变形特性
2)《公路工程抗震设计规范》判别方法 在《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)中，砂性土液化 判别公式是以Seed H B的液化判别图 / v ~ N1 曲线族中震级 M=7.5的分界线为基础换算得到的，对地面以下20m 深度范 围内的砂土和亚砂土，其液化判别公式如下：
N1 Cn N63.5
Nc
11.8
1
13.06
科目代码J0102科目名称土质学与土力学
科目代码：J0102 科目名称：土质学与土力学一、考试要求要求了解、熟悉、掌握土力学中土的物理性质、地基的应力、变形，强度和地基承载力的主要概念和基本知识、基本原理及常用的计算方法。
要求能根据上部结构的具体情况，应用土力学的原理及有关技术规范，进行各类基础的设计与地基处理；掌握几项基本的土工试验方法与技能，并具有一定的解决工程实际问题的初步能力。
二、考试内容绪论了解：1. 土力学的研究对象、内容及土的形成2．土力学的内容、特点、任务及研究方法3．本课程与专业的关系4．土力学的发展简史掌握：绪论中应掌握土的生成过程，土的特征，认识土是自然历史的产物，它的性质与成因有关，还应掌握本课程的任务及特点。
通过本课程发展简况及一些工程实例的介绍，能够正确认识本课程在道路专业方向、桥梁专业方向、交通工程专业方向等的重要性。
学习时，要掌握土力学的基本原理，做到理论联系实际，减少盲目性。
（一）、土的物理性质及土的工程分类了解：1．土的三相组成矿物成分与有机质；土中水；土中气体。
2．土的粒度成分粒组和粒度成分概念；粒度成分的划分方法和表示方法（表格法，累积曲线法，三角坐标法）；粒度成分分析法（比重计法）。
3.土的结构与构造土的结构与构造的含义及各种结构与构造的形成、特点。
4.土的物理性质指标三相比例指标的概念；三相比例指标的换算。
5.土的物理状态指标评价砂土密实度的指标(相对密度、标准贯入击数)；粘性土稠度状态指标。
6．土的工程分类地基土和路基土分类原则和方法;细粒土的分类(按粒度成分，按塑性指数，按塑性图)。
掌握：着重掌握土的各组成部分的性质及它们在数量比例上的关系，提供评价土的物理性质和物理状态的基本指标，了解土的工程分类的原则和方法。
（二）粘性土的物理化学性质了解：键力的基本概念；粘土矿物颗粒的结晶结构和基本特性；粘土颗粒与水的相互作用；土的工程性质的变化机理。
掌握：粘土颗粒的基本特征。
（三）土中水的运动规律了解：1.土的毛细性毛细水带，毛细水的上升高度及上升速度，毛细压力。
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N1 Cn N63.5
1/ 2 0 N c 11.8 1 13.06 K h Cv 8.09 e
(1) 可以制备模拟度。
(2) 在低频和平面应变条件下，整个土样中将产生均匀的加速
度，相当于现场剪切波的传播。
(3) 可以查出液化时大体积饱和土中实际孔隙水压力的分布。
(4) 在振动时能用肉眼观察试样。
土在动荷载作用下的力学性质
6）离心模型试验 离心机模型试验首先需要根据试验研究的目的和要求，选 择适合的用于单向或双向振动试验的模型箱，然后与静力离心 模型试验一样需要综合考虑离心机的容量、原型的尺寸、模型 箱尺寸和观测仪器的布置等，合理确定模型比尺。理想的模型 箱应该具备的条件 ：
Ncr N0 ln(0.6dr 1.5) 0.1d w 3 / c
土在动荷载作用下的力学性质
2)《公路工程抗震设计规范》判别方法 在《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)中，砂性土液化
判别公式是以Seed H B的液化判别图 / v ~
N1 曲线族中震级
M=7.5的分界线为基础换算得到的，对地面以下20m 深度范 围内的砂土和亚砂土，其液化判别公式如下：
载而处于强迫振动时，振动由柱体顶端以波动形
式沿柱体向下传播，使整个柱体处于振动状态。 共振柱试验是一种无损试验技术，它的优越性表
现在试验的可逆性和重复性上，从而可求得十分
稳定的结果。
土在动荷载作用下的力学性质
5）振动台试验 振动台试验是20世纪70年发展起来的专门用于土的液化性 状研究的室内大型动力试验。相对于常用的动三轴和动单剪试 验，振动台试验有下述优点：
试验亦表明，对于同样条 件的土样，发生液化所需的 动应力将随着固结压力的增 加而增大。
土在动荷载作用下的力学性质
10.3.2 砂性土地基液化判别 现场试验 砂性土地基液化判别方法 室内试验 经验对比法 1)《建筑抗震设计规范》判别方法
在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按
下式计算：
第十章 土在动荷载作用下的力学性质
土在动荷载作用下的力学性质
10.1 概述
根据动荷载作用的特点，可以将其分成三种类型。 (1) 周期荷载
P t P0 sin t
(2) 冲击荷载
简谐荷载
t P t P0 t0
(3) 不规则荷载 荷载随时间的变化无规律可循，即为不规则荷载。最为典 型的不规则荷载就是地震荷载。
土在动荷载作用下的力学性质
1 a b d Ed
土在动荷载作用下的力学性质
10.2.3 土动力室内测试技术 1）动力测试基本原理 (1) 激振 激振的基本原理就是向土样施加某种动荷载，使其尽可能地
模拟实际的动力作用。室内模拟激振的方法主要有：① 机械激
振；② 电磁激振；③ 电液激振；④气动激振。 (2) 测振 土动力试验的各项物理量，不论是仪器直接输出给试样的， 还是试样间接反应回来的，均需要由振动系统进行量测。测振 的参数包括三大类：① 应力；② 应变；③振动性状(阻尼、衰 减等)。
Ed Gd 2(1 )
土在动荷载作用下的力学性质
3）振动剪切试验 对实际地基来说，土的振动变形大部分是由于从下卧层向上 传递的剪切波引起的，如图10.11所示。对于地表为水平的土层， 地震前在地下某一深度的水平面上只作用垂直应力σ0，而初始 剪应力为零。由于地震作用， 在水平面上附加一往复剪应力， 而垂直应力σ0仍保持不变。当 地面为倾斜面或有建筑物时， 则地面某一深度水平面不仅有 初始垂直应力σ0，而且还存在 初始剪应力。
(1) 振动过程中，不影响剪切波或剪切应力的传递，尽量使水
平剪切刚度为零，对土的变形无影响；
(2) 振动过程中模型箱水平断面尺寸应保持不变； (3) 模型箱侧壁应具有足够的刚度； (4) 尽量减少模型箱壁的质量，以减少边界处侧向动土压力。
土在动荷载作用下的力学性质
10.3 砂土振动液化
在动力荷载(振动)作用下砂土(特别是饱和砂土)表现出类似 液体性状而完全失去了承载能力的现象称为砂土液化。 10.3.1 砂土液化机理
1）砂土液化造成的灾害
(1) 喷砂冒水 (2) 震陷 (3) 滑坡 (4) 地基失稳
2)液化机理
当孔隙水压力 u 以及 0时，没有黏聚力的砂土的强度 就完全丧失，而处于没有抵抗外荷能力的悬浮状态，故产生了 砂土“液化”。
土在动荷载作用下的力学性质
3) 影响砂土液化的主要因素 (1) 土的种类 粉细砂土、轻亚黏土比 中、粗砂土容易液化；级配 均匀的砂土比级配良好的砂 土易发生液化。 (2) 土的密度 松砂在振动中体积易于缩 小，孔隙水压力上升快，故 松砂较密砂容易液化。 (3) 土的初始应力状态
土在动荷载作用下的力学性质
10.2 土的动强度和变形特性
加荷速度不同，土的反应也不同。由图10.1所示，慢速加 荷时强度虽然低于快速加荷，但承受的应变范围较大 。
土在动荷载作用下的力学性质
10.2.1 反复荷载下土的强度特征
土在动荷载作用下的力学性质
土在动荷载作用下的力学性质
10.2.2 反复荷载下土的变形特征
土在动荷载作用下的力学性质
2）振动三轴试验 土的动力参数可通过现场和室内试验测定。室内一般多采用 振动三轴仪试验测定。试验时对圆柱形土样施加轴向循环变化 的压缩与拉伸荷载，直接量测土样的应力和应变值，从而绘制 应力~应变曲线即滞回圈(图10.9)。试验所得滞回圈是试样在循 环荷载下压缩与拉伸的 结果，所以求得的模量 是动弹性模量Ed。而剪 切模量Gd由下式求出：
土在动荷载作用下的力学性质
4）共振柱试验
共振柱试验是根据共振原理，在一个圆柱形
试样上进行振动，改变振动频率使其产生共振，
并借以测求试样的动弹性模量及阻尼比等参数。 其工作原理可以用图 10.12简化模型表示。图中圆
柱形试样的底端固定，试样的顶端附加一个集中
质量块，并通过该质量块对试样施加垂直轴向振 动或水平振动。当土柱的顶端受到施加的周期荷